<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefgefrieren von in Behältern, insbesondere Kunst- stoffbeuteln, enthaltenem Blutplasma, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete
Vorrichtung.
Es ist bereits bekannt, Blut unter Verwendung von flüssigem Stickstoff zu konservieren.
Hiebei wird das Blut entweder unmittelbar in den flüssigen Stickstoff unter Einhaltung genau defi- nierter Tropfengrössen eingebracht, oder aber eine Behälterbeschichtung verwendet, welche den
Wärmeübergang zwischen dem flüssigen Stickstoff und dem Blut beschleunigt. Auf Grund der spezi- ellen, für rote Blutkörperchen erforderlichen Bedingungen, lassen sich derartige Verfahren in keiner Weise mit Verfahren zum Tiefgefrieren von Blutplasma vergleichen.
Zum Tiefgefrieren von Blutplasma wird gegenwärtig das durch Zentrifugieren erhaltene Blut- plasma in Kunststoffbeutel gefüllt und in marktübliche Tiefkühltruhen eingelagert. Die Kälteleistung solcher Tiefkühltruhen ist in der Regel begrenzt und die meisten Tiefkühlaggregate sind auf höhere
Temperaturen als-40 C eingestellt. Eine beliebige Steigerung der Kälteleistung solcher Tiefkühl- aggregate ist nicht ohne weiteres möglich, da die Schmierung der Pumpen bei tieferen Temperaturen grosse Schwierigkeiten mit sich bringt. Bedingt durch die Umgebungstemperatur innerhalb einer solchen Tiefkühltruhe kann aber nun das Blutplasma nur relativ langsam abgekühlt werden und bei einem solchen relativ langsamen Abkühlen werden eine Reihe von wichtigen Plasmabestandteilen geschädigt.
Vor allem führt dieses langsame Abkühlen zu einem weitgehenden Unwirksamwerden der im Plasma enthaltenen Blutgerinnungsfaktoren.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem ein sogenanntes Schockgefrieren möglich wird und welches daher ein dem bekannten sogenannten "fresh frozen plasma" wesentlich überlegenes Plasma erzielen lässt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein möglichst einfaches Verfahren zu schaffen, welches ohne örtliche und räumliche Beschränkungen überall leicht angewendet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Plasma enthaltenden Behälter oder Beutel in ein bei Temperaturen von weniger als -50De flüssiges Kühlmedium getaucht werden, und dass das flüssige Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff einer Temperatur knapp über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff durchströmt und gekühlt wird, und vorzugsweise auf einer Temperatur von unter-50 C gehalten wird. Dadurch, dass die Plasma enthaltenden Behälter in ein Kühlmedium getaucht werden, kann ein rascher Wärmeübergang zwischen dem Plasma und dem Kühlmedium erfolgen. Das Kühlmedium muss lediglich bei den gewünschten Temperaturen von weniger als-50 C flüssig bleiben.
Dadurch, dass das flüssige Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff bei einer Temperatur von knapp über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff durchströmt wird, wird eine effiziente Kühlung des Kühlmediums erreicht. Flüssiger Stickstoff kann ohne weiteres in entsprechend isolierten Gefässen gelagert und transportiert werden, so dass das erfindungsgemässe Verfahren ohne übermässigen Aufwand überall durchgeführt werden kann. Die Verwendung von von flüssigem Stickstoff abgedampften gasförmigen Stickstoff zur Kühlung des Kühlmediums erlaubt hiebei eine überaus einfache Regelung des Gefrierprozesses und eine einfache Konstanthaltung der gewünschten Temperatur des Kühlmediums.
An das Kühlmedium wird lediglich das Erfordernis gestellt, dass es bei Temperaturen von weniger als-50 C flüssig bleibt. Darüberhinaus sollen die Dämpfe des Kühlmediums und das Kühlmedium selbst ungiftig sein, eine möglichst gute Wärmeübertragung gewährleisten und eine gewisse Löslichkeit für gasförmigen Stickstoff aufweisen. Vorzugsweise werden als flüssiges Kühlmedium niedere Alkanole, insbesondere Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, Butyl- oder Amylalkohol, Alkandiole oder-polyole oder Siloxane, insbesondere Polydimethylsiloxan, verwendet. Vor allem Polydimethylsiloxan zeichnet sich durch eine hohe Löslichkeit für Gase aus und erscheint daher für das erfindungsgemässe Verfahren besonders geeignet.
Vorzugsweise wird in das flüssige Kühlmedium von flüssigem Stickstoff etwa bei Atmosphären-
EMI1.1
für flüssigen Stickstoff der gasförmige Stickstoff abgezogen werden, wobei Temperaturen von unter - 150 C durch entsprechend kurze bzw. isolierte Leitungen ohne weiteres erreicht werden.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäss das Kühlmedium durch das Stickstoffgas auf -50 bis -BODe,
<Desc/Clms Page number 2>
vorzugsweise-55 C, gehalten. Bei dieser Temperatur wird der angestrebte Effekt des Schockge- frierens in bezug auf die Erhaltung der Eigenschaften wichtiger Komponenten des Plasmas gewähr- leistet.
Das Kühlmedium wird bevorzugt im Kreislauf geführt und umgewälzt, wobei eine gewisse
Turbulenz auch durch den eingepressten Stickstoff erzielt wird. Durch diese Massnahme wird der
Wärmeaustausch zwischen dem Plasma und dem Kühlmedium verbessert.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Behälter für die Aufnahme des Kühlmediums, in welchem Gasaustritts- öffnungen unterhalb des Kühlmediumspiegels münden. Der Behälter ist wie bei konventionellen Tief- kühltruhen thermisch isoliert und die Gasaustrittsöffnungen stellen einen Diffusor für den einzu- bringenden gasförmigen Stickstoff dar. In einfacher Weise können die Gasaustrittsöffnungen von
Durchbrechungen in Rohren oder Dosen oder den Poren einer porösen Platte gebildet sein.
Für das Einbringen des kalten gasförmigen Stickstoffes stehen vorzugsweise die Gasaustritts- öffnungen über eine Leitung mit dem Gasraum eines isolierten Gefässes insbesondere eines Dewar-
Gefässes mit flüssigem Stickstoff in Verbindung.
Durch die Verwendung von kaltem gasförmigen Stickstoff zur Kühlung des Kühlmediums wird in einfacher Weise eine Vollautomatisierung der Regelung des Kühlsystems ermöglicht, wofür vorzugs- weise in die Leitung für den Stickstoff ein von einem in das Kühlmedium eingetauchten Temperatur- fühler gesteuertes Ventil eingeschaltet ist.
Eine besonders effiziente Kühlung des Kühlmediums ergibt sich, wenn die Stickstoffleitung in eine einer Umwälzpumpe für das Kühlmedium nachgeschaltete Austrittsöffnung für das Kühlmedium mündet. Auf diese Weise sind eine Reihe von für die Begasung von Flüssigkeiten an sich bekannten Einrichtungen unmittelbar dem erfindungsgemässen Ziel zugänglich und es kann ein besonders wirkungsvolles Schockgefrieren des Plasmas mit hoher Wirtschaftlichkeit erzielt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der Kühlvorrichtung und Fig. 2 einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform.
In Fig. 1 ist mit --1-- ein isolierter Behälter für das Kühlmedium --2-- dargestellt. Mit - ist ein weiteres isoliertes Gefäss für die Aufnahme des flüssigen Stickstoffes --4-- bezeichnet. Bei dem isolierten Gefäss --3-- handelt es sich um ein sogenanntes Dewar-Gefäss, welches einen Deckelteil --5-- aufweist.
Über dem Flüssigkeitsspiegel --6-- des flüssigen Stickstoffes befindet sich ein Gasraum - -7--, in welchem die Temperatur des gasförmigen Stickstoffes nur unwesentlich höher als die Temperatur des flüssigen Stickstoffes liegt. Flüssiger Stickstoff verdampft bei einer Temperatur von - 195, 8DC.
In den Gasraum --7-- erstreckt sich durch den Deckelteil --5-- hindurch eine Leitung --8--, über welche der gasförmige Stickstoff in das Kühlmedium Behälter-l-eingeleitet wird.
Mit --9-- ist ein Manometer dargestellt, mit welchem der Druck in der Leitung --8-- gemessen werden kann. Dieser Druck beträgt in der Regel etwas über 1 bis 2, 5 bar, wobei der Druck in erster Linie von der Ausbildung der Durchtrittsquerschnitte --10-- im Endbereich des in den Be- hälter-l-unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Kühlmediums --2-- mündenden Rohres --11-- und dem hydrostatischen Druck des Kühlmittels abhängt. Mit --12-- ist ein Absperrventil dargestellt, welches in Abhängigkeit von den Messwerten eines Temperaturfühlers --13-- durch eine Regel- einrichtung --14-- betätigt wird.
Der Stickstofffluss kann daher entsprechend den im Kühlmedium - tatsächlich herrschenden Temperaturen gesteuert werden, wodurch die Temperatur des Kühl- mediums --2-- auf -50 bis -55 C konstant gehalten wird.
Im Behälter-l-ist weiters noch ein Tragrost --15-- vorgesehen, auf welchen die in der Regel aus Polyäthylen oder Polypropylen bestehenden Kunststoffbeutel --16-- gelegt werden, In den Kunststoffbeuteln-16-- ist das zu kühlende Plasma enthalten.
In Fig. 2 mündet innerhalb des Behälters --1-- unterhalb des Flüssigkeitsspiegels --17-- des
EMI2.1
das abgesaugte Kühlmedium --2-- über die Leitung --20-- zurück in den Behälter --1--, wobei im Bereich der Mündung --21-- dieser Leitung --20-- die Leitung --11-- für den gasförmigen Stickstoff angeschlossen ist. Die Mündung --21-- kann hiebei als Ejektordüse ausgebildet sein und es
<Desc/Clms Page number 3>
kann durch geeignete Ausbildungen der Mündung --21-- eine besonders intensive Durchmischung des gasförmigen Stickstoffes mit dem umgewälzten flüssigen Kühlmedium-Z-erzielt werden.
Das in einer solchen Vorrichtung hergestellte Plasma wird schockgefroren, so dass fermen- tative Prozesse, welche die Qualität des Plasmas beeinträchtigen können, ausgeschlossen sind.
Das einmal schockgefrorene Plasma kann dann in konventioneller Weise bei-75 C gelagert werden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung des Plasmas kommt.
Ausführungsbeispiel : Es wurden 50 Polyäthylenbeutel mit einem Inhalt von zirka je 700 g
Plasma, d. h. 35 kg Plasma einer Temperatur von 250C auf-40 C abgekühlt. Für den gesamten
Kühlvorgang wurden 57 kg Stickstoff benötigt. Als Kühlmedium wurde Isopropanol eingesetzt, welches einen Stockpunkt von unter-100 C aufwies.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Tiefgefrieren von in Behältern, insbesondere Kunststoffbeuteln, enthaltenem
Blutplasma, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasma enthaltenden Behälter oder Beutel in ein bei
Temperaturen von weniger als-50 C flüssiges Kühlmedium getaucht werden, und dass das flüssige
Kühlmedium mit gasförmigem Stickstoff einer Temperatur knapp über dem Siedepunkt von flüssigem
Stickstoff durchströmt und gekühlt wird, und vorzugsweise auf einer Temperatur von unter-50 C gehalten wird.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for deep-freezing blood plasma contained in containers, in particular plastic bags, and a method suitable for carrying out this method
Contraption.
It is already known to preserve blood using liquid nitrogen.
The blood is either introduced directly into the liquid nitrogen while observing precisely defined droplet sizes, or a container coating is used to cover the
Heat transfer between the liquid nitrogen and the blood accelerates. Because of the special conditions required for red blood cells, such methods can in no way be compared with methods for freezing blood plasma.
To freeze blood plasma, the blood plasma obtained by centrifugation is currently filled into plastic bags and stored in standard freezers. The cooling capacity of such freezers is usually limited and most freezers are higher
Temperatures set as -40C. An arbitrary increase in the cooling capacity of such freezer units is not possible without further ado, since the lubrication of the pumps brings great difficulties with lower temperatures. Due to the ambient temperature within such a freezer, the blood plasma can only be cooled relatively slowly and with such a relatively slow cooling, a number of important plasma components are damaged.
Above all, this slow cooling leads to the ineffectiveness of the blood coagulation factors contained in the plasma.
The invention now aims to provide a method of the type mentioned at the beginning with which a so-called shock freezing is possible and which can therefore achieve a plasma which is substantially superior to the known so-called "fresh frozen plasma". Another object of the invention is to provide a method which is as simple as possible and which can easily be used anywhere without local and spatial restrictions.
To achieve this object, the invention is essentially characterized in that the plasma-containing containers or bags are immersed in a cooling medium which is liquid at temperatures of less than -50De, and in that the liquid cooling medium with gaseous nitrogen is at a temperature just above the boiling point of liquid nitrogen is flowed through and cooled, and is preferably kept at a temperature of below -50.degree. The fact that the plasma-containing containers are immersed in a cooling medium enables rapid heat transfer between the plasma and the cooling medium. The cooling medium only has to remain liquid at the desired temperatures of less than -50 ° C.
Efficient cooling of the cooling medium is achieved by flowing gaseous nitrogen through the liquid cooling medium at a temperature just above the boiling point of liquid nitrogen. Liquid nitrogen can easily be stored and transported in appropriately insulated vessels, so that the method according to the invention can be carried out anywhere without undue effort. The use of gaseous nitrogen evaporated from liquid nitrogen for cooling the cooling medium permits extremely simple regulation of the freezing process and simple maintenance of the desired temperature of the cooling medium.
The only requirement placed on the cooling medium is that it remains liquid at temperatures below -50 ° C. In addition, the vapors of the cooling medium and the cooling medium itself should be non-toxic, ensure the best possible heat transfer and have a certain solubility for gaseous nitrogen. Lower alkanols, in particular methyl, ethyl, isopropyl, butyl or amyl alcohol, alkane diols or polyols or siloxanes, in particular polydimethylsiloxane, are preferably used as the liquid cooling medium. Polydimethylsiloxane in particular is distinguished by a high solubility for gases and therefore appears to be particularly suitable for the process according to the invention.
Preferably in the liquid cooling medium from liquid nitrogen at about atmospheric
EMI1.1
for liquid nitrogen, the gaseous nitrogen is withdrawn, temperatures below - 150 ° C. being easily achieved by correspondingly short or insulated lines.
According to the invention, the cooling medium is preferably raised to -50 to -BODe by the nitrogen gas,
<Desc / Clms Page number 2>
preferably -55 C, kept. At this temperature, the desired effect of freezing with regard to maintaining the properties of important components of the plasma is guaranteed.
The cooling medium is preferably circulated and circulated, with a certain
Turbulence is also achieved through the injected nitrogen. This measure will
Heat exchange between the plasma and the cooling medium improved.
The device according to the invention for carrying out this method is essentially characterized by a container for holding the cooling medium, in which gas outlet openings open below the cooling medium level. As in conventional freezers, the container is thermally insulated and the gas outlet openings represent a diffuser for the gaseous nitrogen to be introduced. In a simple manner, the gas outlet openings of
Openings can be formed in pipes or cans or in the pores of a porous plate.
For introducing the cold gaseous nitrogen, the gas outlet openings are preferably connected via a line to the gas space of an insulated vessel, in particular a Dewar.
Vessel in contact with liquid nitrogen.
The use of cold gaseous nitrogen for cooling the cooling medium enables the control of the cooling system to be fully automated in a simple manner, for which purpose a valve controlled by a temperature sensor immersed in the cooling medium is preferably switched on.
A particularly efficient cooling of the cooling medium results when the nitrogen line opens into an outlet opening for the cooling medium downstream of a circulating pump for the cooling medium. In this way, a number of devices known per se for the gassing of liquids are directly accessible to the aim according to the invention, and a particularly effective shock freezing of the plasma can be achieved with high economic efficiency.
The invention is explained in more detail below with reference to embodiments of the device according to the invention shown in the drawings. 1 shows a schematic sectional view of the cooling device and FIG. 2 shows part of a modified embodiment.
In Fig. 1 with --1-- an insulated container for the cooling medium --2-- is shown. With - is another insulated vessel for the absorption of liquid nitrogen --4--. The insulated vessel --3-- is a so-called Dewar vessel, which has a lid part --5--.
Above the liquid level --6-- of the liquid nitrogen there is a gas space - -7-- in which the temperature of the gaseous nitrogen is only slightly higher than the temperature of the liquid nitrogen. Liquid nitrogen evaporates at a temperature of - 195.8DC.
A line --8-- extends through the cover part --5-- into the gas space --7--, via which the gaseous nitrogen is introduced into the cooling medium tank-l-.
With --9-- a pressure gauge is shown with which the pressure in the line --8-- can be measured. This pressure is generally a little over 1 to 2.5 bar, the pressure primarily being based on the design of the passage cross sections --10-- in the end region of the --2- below the liquid level of the cooling medium --2 - opening pipe --11-- and the hydrostatic pressure of the coolant. A shut-off valve is shown with --12--, which is actuated by a control device --14-- depending on the measured values of a temperature sensor --13--.
The nitrogen flow can therefore be controlled in accordance with the temperatures actually prevailing in the cooling medium, as a result of which the temperature of the cooling medium is kept constant at -50 to -50 to -55 C.
In the container-1-there is also a supporting grate --15-- on which the plastic bags --16-- usually made of polyethylene or polypropylene are placed. The plastic bags -16-- contain the plasma to be cooled .
In Fig. 2 opens --1-- below the liquid level --17-- of the inside of the container
EMI2.1
the extracted cooling medium --2-- via line --20-- back into the tank --1--, whereby in the area of the mouth --21-- this line --20-- line --11-- is connected for the gaseous nitrogen. The mouth --21-- can be designed as an ejector nozzle and it
<Desc / Clms Page number 3>
A particularly intensive mixing of the gaseous nitrogen with the circulated liquid cooling medium-Z-can be achieved by suitable designs of the mouth.
The plasma produced in such a device is snap-frozen so that fermentative processes which can impair the quality of the plasma are excluded.
The plasma, once shock-frozen, can then be stored in a conventional manner at -75 ° C. without the plasma being adversely affected.
Exemplary embodiment: There were 50 polyethylene bags with a content of approximately 700 g each
Plasma, d. H. 35 kg plasma at a temperature of 250C cooled to -40C. For the whole
57 kg of nitrogen were required for the cooling process. Isopropanol, which had a pour point below -100 ° C., was used as the cooling medium.
PATENT CLAIMS:
1. Method for deep freezing of contained in containers, in particular plastic bags
Blood plasma, characterized in that the plasma-containing container or bag in a case
Temperatures of less than-50 C liquid cooling medium are immersed, and that the liquid
Cooling medium with gaseous nitrogen at a temperature just above the boiling point of liquid
Nitrogen is flowed through and cooled, and is preferably kept at a temperature below -50.degree.